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Biotechnology applied to the genetic improvement of citrus rootstocks: development of a protocol for micropropagation and adventitious regeneration for use in generating salt toleran mutant lines= Biotecnología aplicada a la mejora genética de patrones de cítricos: puesta a punto de un protocolo de micropropagación y regeneración adventicia para su utilización en la generación de línezs mutantes tolerantes a la salinidad
(2016-02-01) Tallón Vila, Carlos Ignacio; Pérez Tornero, Olaya; Facultad de Biología
Los cítricos son uno de los principales cultivos a nivel mundial, pero su producción se ve reducida por diferentes tipos de estrés. Entre ellos, la salinidad es el que probablemente causa un mayor impacto, principalmente en zonas áridas y semiáridas que son las zonas principales de producción de cítricos. La mejora de patrones de cítricos mediante métodos tradicionales se encuentra limitada por factores relacionados con su biología reproductiva. Como alternativa, el desarrollo de herramientas biotecnológicas como la mutagénesis, en combinación con el cultivo de tejidos, deberían ser consideradas como valiosas estrategias para abordar la mejora genética de estas especies. En el presente trabajo, se ha desarrollado por primera vez un protocolo simple y eficaz de micropropagación, a partir de material adulto, de tres importantes patrones de cítricos. Si bien existen diferencias debidas al genotipo, fueron indispensables, para la multiplicación de los explantos, medios con alta concentración salina, como DKW o MS, y diferentes combinaciones de BA y GA o BA y AD. Durante la fase de enraizamiento, la adición de auxinas ha sido esencial, si bien mientras que en Macrophylla, los mejores resultados se obtuvieron con combinaciones de IBA e IAA, en Naranjo amargo y Cleopatra, se obtuvieron con IBA y NAA. La aclimatación de los explantos fue casi del 100% para todos los patrones estudiados. Este protocolo podría ser usado para la producción de plantas de patrones de cítricos certificadas y como fuente de material aséptico y genéticamente homogéneo para estudios de comportamiento frente a diferentes estreses y para su uso en programas de mejora genética mediante mutagénesis o transformación. La evaluación del comportamiento de los cultivos en campo bajo condiciones salinas es realmente complicada debido a la variabilidad de la salinidad y a la importante interacción que se produce con otros factores ambientales. El cultivo de tejidos ofrece una alternativa eficaz para el estudio de los mecanismos implicados en la tolerancia a la salinidad, ya que proporciona una respuesta relativamente rápida en un ambiente controlado. Se analizó la respuesta a la salinidad de explantos de Macrophylla en proliferación o en enraizamiento. La tasa de crecimiento de los explantos disminuyó con el aumento de la concentración de NaCl en el medio de cultivo en los dos tipos de explantos. A nivel fisiológico, la concentración total de clorofila disminuyó de manera significativa con la sal, y este efecto fue más significativo en los explantos enraizados. Para contrarrestar el daño por la sales, los explantos respondieron mediante la síntesis y acumulación de sustancias osmoprotectoras como prolina y glicina betaína. La concentración de Na+ y Cl- en los explantos de Macrophylla aumentó de manera significativa con la salinidad, pero los niveles fueron más altos en los explantos en proliferación. Los resultados obtenidos sugieren que los importantes daños sufridos en los explantos se deben principalmente a la toxicidad celular de los iones salinos, principalmente al Cl-. Se ha desarrollado un sistema eficiente de organogénesis in vitro, para explantos nodales adultos de Macrophylla y Naranjo amargo, que podría ser utilizado para la introducción de variación genética a través de transformación o mutagénesis. El protocolo fue optimizado variando la concentración de los reguladores del crecimiento, las condiciones de incubación, el medio basal y el tipo de explanto usado. La adición de BA (2-3 mg/l) y el periodo de inducción en oscuridad (3-4 semanas) fueron indispensables para la regeneración de los explantos y el tipo de explanto o el medio basal tuvieron una gran influencia. Los mejores resultados fueron obtenidos con segmentos nodales, frente al uso de segmentos internodales, y la eficiencia organogénica fue superior cuando se utilizaron explantos de la zona apical del brote. Abstract. Citrus fruits are regarded as the major culture around the world, but citrus production is limited by abiotic stress. Among them, salinity is probably the most impacting adverse condition, mainly in arid and semiarid regions, where citrus are produced. The improvement of Citrus rootstock via conventional breeding strategies is normally hampered by several factors related to their reproductive biology, such as large tree size, polyembryony, high level of heterozygosity, and long juvenile period. As alternatives, biotechnological techniques, such as plant tissue culture in combination with mutagenesis, should be looked on as valuable strategies for improvement of Citrus rootstocks. In the present work, has been developed a simple and useful methods of micropropagation from mature plants of alemow, Sour orange and Cleopatra mandarin, by optimization of culture medium (nutrients salts and growth regulators), since introduction of plant material, multiplication and rooting in vitro to acclimatization ex vitro. In general, although differences due to the genotype were observed, in all rootstocks, best results in micropropagation phase were obtained in DKW-based culture medium in combination with BA and GA. In the rooting stage, IBA and IAA combinations for alemow, and NAA and IBA for Cleopatra mandarin or Sour orange produced highest rooting percentages. Success during acclimatization was close to 100 % for all rootstocks. These micropropagated explants could be used for the production of certified citrus rootstocks plants and as an ideal source of aseptic and homogeneous material for different transformation or mutagenesis experiments, and the protocol of micropropagation described in this study can be easily applied for the effective propagation of genetically modified plants. Evaluating field performance crops under saline conditions is notoriously difficult because of the variability of salinity within fields and the enormous potential for interactions with other environmental factors. In vitro tissue culture is a simple system that offers a suitable alternative to studying physiological mechanisms of tolerance to salinity, since it provides relatively fast responses, a short generation time and a controlled environment. In the present study, the possible use of in vitro culture to evaluate the growth and physiological responses to salt-induced stress in cultivated explants of alemow was analyzed. All growth parameters were decreased significantly by these NaCl treatments. At physiological level, in both type of explants, a reduction in chorophyll contents was observed. For osmotic adjustment, high concentrations of compatible solutes (proline and quaternary ammonium compounds QAC) were accumulated in tissues. The Na+ and Cl- concentrations in the explants increased significantly with the salinity level, but Cl- levels were higher, so we suggest that the important deleterious effects in the in vitro explants of Citrus macrophylla grown at increasing NaCl concentrations were due mainly to toxic effects of saline ions, particularly Cl-, at the cellular level. There is evidence that in vitro nodal segments of Citrus macrophylla respond to salinity in a similar way to the whole plant, so this technique could be used for pre-selection and evaluation of salt tolerance. An efficient system of regeneration via organogenesis is the first step in the successful introduction of genetic variation by mutagenesis or genetic transformation. In the present study, we have evaluated the effect of the composition of culture media, incubation conditions, and explant type and origin, on in vitro organogenesis of two citrus rootstocks, alemow and sour orange, using mature tissues taken from in vitro-proliferated shoots. Explants from two citrus rootstocks showed similar responses on the regeneration medium. Best results were obtained when explants from apical shoots were used and cultured in darkness in DKW basal medium in combination with BA. This regeneration protocol could be integrated in a Citrus rootstocks salinity breeding program.
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Caracterización y riesgos de salinización de los suelos de la red de riegos del Bajo Segura
(2016-01-25) García Navarro, Ana Francisca; Sánchez Navarro, Antonio; Marín Sanleandro, Purificación; Ortiz Silla, Roque; Departamento de Química Agrícola, Geología y Edafología
El objetivo general es realizar un estudio de los suelos de la Vega Baja del Segura, para determinar la evolución espacio-temporal de la salinización durante el periodo 2002-2006 y establecer la distribución cartográfica de los componentes y propiedades que más influyen en la misma. También, determinar la capacidad de uso y fertilidad de estos suelos, para definir los programas de gestión adecuados para la conservación y mejora de la aptitud agrícola de cada suelo. Se han seleccionado 9 perfiles repartidos por toda el área de estudio y 26 muestras de capa arable a dos profundidades, 0-30 cm y 30-60 cm, siguiendo una malla de muestreo de 3x3 km o 1,5x3 km en las zonas más afectadas por sales y realizado tres muestreos: 2002, 2004 y 2006. En cada muestra se ha analizado carbono orgánico, nitrógeno total, pH en H2O y KCl, carbonato cálcico, conductividad eléctrica en el extracto de saturación (CE), cationes y aniones del extracto de saturación, capacidad de cambio catiónico, granulometría, elementos asimilables y fósforo asimilable. Además, se ha calculado la razón de absorción de sodio (RAS) y el porcentaje de sodio de cambio (PSC). Los suelos más abundantes son Fluvisoles, que se encuentran homogéneamente distribuidos en toda el área y Solonchaks, en el extremo septentrional, próximos a la Laguna del Hondo. Los Solonchacks son fundamentalmente Gléyicos, Sódicos y Calcáricos, mientras que los Fluvisoles, son todos Calcáricos y Áricos., también pueden ser Sódicos y Gipsíricos. Tienen un perfil de tipo Ap-C, A-Cz, Ap-Cgyz, donde los horizontes C están afectados por acumulación de sales solubles, yeso o hidromorfía. Los valores de materia orgánica son bajos, mientras que los de nitrógeno son bastante elevados, y la relación C/N, es baja, lo que hace que exista una tendencia a la mineralización del humus. Son muy calcáreos, con pHs básicos, capacidad de cambio media y en los que la arcilla y el limo son las fracciones granulométricas predominantes. Los contenidos en N, P, K, P, Cu y Zn son bastante elevados, debido sobre todo al empleo excesivo de fertilizantes, mientras que el Fe y Mn se encuentran en bajas concentraciones, lo que puede ser debido al pH básico de los suelos que hace que se encuentren inmovilizados y no disponibles para las plantas. Durante el periodo de estudio, en Solonchaks se ha producido un incremento de la CE, mientras que en Fluvisoles la CE apenas ha sufrido cambios. Tampoco aparecen diferencias significativas de CE entre superficie y profundidad, por lo tanto, no podemos afirmar que exista un flujo de sales ascendente o descendente. Los Solonchaks se consideran suelos extremadamente salinos y fuertemente salinos, y en los Fluvisoles el 48% de las muestras son ligeramente salinas, 43% salinas y el 9% fuertemente salinas. Los valores medios de RAS en Solonchaks no han variado a lo largo de los 4 años de estudio, aunque sí se han detectado aumentos significativos en Fluvisoles. En 2006, el 27% son no sódicas, 54% ligeramente sódicas, 4% moderadamente sódicas, 4 % fuertemente sódicas y 11% extremadamente sódicas. En cuanto a la capacidad de uso agrícola, un 42% de los suelos estudiados no tienen aptitud agrícola (N), el resto son aptos (S), un 23% es moderada (S2) y un 35% es baja o marginal (S3). En todas las muestras existe un factor limitante: salinidad, granulometría, toxicidad y/o drenaje. Como medidas para mejorar el aprovechamiento agrícola destacan las destinadas a disminuir la salinidad y a mejorar la estructura del suelo y es aconsejable promover la conservación de las zonas marginales próximas a la Laguna del Hondo favoreciendo la implantación de vegetación de tipo halófilo. ABSTRACT The general aim of this PhD Thesis is to study the soils in the Vega Baja, in order to determine the spatio-temporal evolution of soil salinity during the period 2002-2006, and to establish the spatial distribution of the soil constituents and properties influencing it. In addition, to determine the land use capacity and fertility of these soils, in order to assess suitable management programs suitable for the conservation and improvement of their agricultural capacity. 9 soil profiles, distributed all over the study area, and 26 arable layer samples taken at two different depths (0-30 and 30-60 cm) following a 3x3 km sampling grid (1.5x3 km in the most salt-affected zones) were selected and three sampling were carried out (2002, 2004 and 2006). In each sample, soil organic carbon, total nitrogen content, pH in water and Kcl 1M , calcium carbonate, electrical conductivity of the saturation extract, anions and cations of the saturation extract, cation exchange capacity, soil particle distribution, assimilable elements and available phosphorus were determined. In addition, the Sodium Adsorption Ratio (SAR) and the Exchangeable Sodium Percentage (PSC) were calculated. The most common soil types were Fluvisols, homogeneously distributed all over the study area, and Solonchaks, described in the septentrional end, near the El Hondo lagoon. These Solonchaks are mostly Gleyic, Sodic or Calcaric, while all the Fluvisols were classified as Calcaric and Aric, and could also be Sodic and Gypsiric. The soil profiles were Ap-C, Ap-Cz, and Ap-Cgyz, where the C horizons were affected by soluble salt accumulation, gypsum or hydromorphy. Organic matter contents were low, while total nitrogen contents were quite high, and the C/N ratio was accordingly low, with an emerging tendency towards humus mineralization. The soils are quite calcareous, with alkaline pHs, and have an intermediate cation exchange capacity, being clay and silt the prevailing particle fractions. The elements (N, P, K, P, Cu y Zn) contents were quite high, due mostly to excesive use of fertilizers; on the other side, Fe and Mn contents were found in low concentrations, maybe due to the alkaline pH of the soils that induces inmobilization, so they are not available for plants. During the study period, an increase of EC was observed in Solonchaks, while in Fluvisols the EC remained constant. No differences were observed in the EC values between sampling depths, and therefore it can not be stated that an ascending or descending salt flux has occurred during the study period. Solonchaks are considered extremely or strongly saline soils, and among the Fluvisols, 48% of the samples are slightly saline, 43% saline and 9% strongly saline. No variation in the average values of SAR in Solonchaks were observed in the 4 years of study, although significant increases were detected in Fluvisols. In 2006, 27% of the samples were not sodic, 54% slightly sodic, 4% moderately sodic, 4% strongly sodic, and 11% extremely sodic. Reading the agricultural use capability, the 42% of the studied soils were classified as not suitable for agriculture (N), the 23% as moderately suitable (S2) and the remaining 35% as marginally suitable (S3). In all samples, there is a limiting factor: salinity, texture, toxicity and drainage. As management measures to enhace the agricultural use, those focused to decrease salinity and to improve soil structure can be emphasized. It is also recommended to promote the conservation of marginal areas near the El Hondo lagoon, supporting the implantation of halophyle vegetation.
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Effec of soil salinity on growth, water stratus and nutrient accumulation in seedligns of Suaeda nudiflora (Chenopodiaceae).
(Murcia, Universidad de Murcia, Servicio de Publicaciones, 2009) Tusharbhai Patel, Neha; Nath Pandey, Amar
Se realizaron experimentos en invernadero para evaluar los efectos de la salinidad del suelo en la emergencia, crecimiento, estado hídrico, contenido de prolina y acumulación mineral en semillas de Suaeda nudiflora (Wild.) Moq. (Chenopodiaceae).
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El saladar de Altobordo: sectores, situación y problemática actual (Lorca, Murcia)
(Murcia: Universidad de Murcia, Servicio de Publicaciones, 1996) Merlos Martínez, Antonio; Navarro Hervás, Francisca; Calvo García-Tornel, Francisco
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Estudio de las alteraciones hidrológicas y dinámica de nutrientes en el paisaje protegido del Humedal de Ajauque (Murcia)
(2010-07-27) Gómez, Rosa; Moreno, J. Luís; Vidal-Abarca Gutiérrez, María Rosario; Suárez Alonso, María Luisa; Ecología e Hidrología
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Influence of soil properties on plant density and species richness of saline desert
(Universidad de Murcia, 2016) Pilania, Pradeep Kumar; Panchal, Nilesh Sundarjibhai
Influencia de las propiedades del suelo en la densidad de plantas y la riqueza de especies de desierto salino El ambiente edáfico tiene una significativa influencia en la productividad. La salinidad es uno de los principales factores que afectan negativamente a la vegetación. Se estudió un ecosistema desértico de la India (Pequeño Rann de Kutch; 7020 ha) para medir la influencia de las propiedades del suelo en la vegetación. Tanto la riqueza de especies (SR) como la densidad de hierbas y arbustos/árboles (17.018 plantas m-2 y 8.617 plantas 10 m-2) fueron mayores en el punto 4, con valores altos de OC, OM, N, P, Ca y Fe (0.684, 1.179, 0.059 %, 42.338 kg ha-1, 170.732, 32.016 mg kg-1) y bajos niveles de arcilla, EC y Na (33.654%, 9.441dSm-1 y 68.699 mg kg-1). Valores altos de arcilla, Na y EC con bajo Ca y Fe resultaron en bajas densidades de SR (lugares 2 y 5). Las bajas SR y densidad se deben a bajas concentraciones de OC, OM, N, P, Fe, Ca y alta concentración de arcilla, Na y EC.
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Procesos de colonización y extinción de plantas vasculares en los saladares del Guadalentín (SE España)
(Murcia: Universidad de Murcia, Servicio de Publicaciones, 2005) Pardo Sáez, María Teresa; Caballero Fernández-Rufete, José María; Esteve Selma, Miguel A.; Calvo Sendín, José Francisco; Facultad de Biología
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Rasgos físicos y factores reguladores del Saladar de Altobordo (Lorca, Murcia)
(Murcia: Universidad de Murcia, Servicio de Publicaciones, 1995) Merlos Martínez, Antonio; Navarro Hervás, Francisca; Rodríguez Estrella, Tomás
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Respuesta de las plantas de tomate a la combinación de salinidad y altas temperaturas
(2014-03-04) Mestre Ortuño, Teresa; Martínez López, Vicente; Rivero Vargas, Rosa M.; Facultad de Biología
El cultivo de tomate es uno de los más importantes de la cuenca mediterránea, que se caracteriza por tener un clima árido o semi-árido. El uso de aguas salinas para riego y las altas temperaturas son dos de los factores que más contribuyen a la disminución de la producción e indicen directamente sobre la aparición de la podredumbre apical o blossom-end rot (BER) en los frutos. Hasta la fecha, la mayoría de los trabajos se han centrado en el estudio de la respuesta a uno solo de estos factores, aunque el efecto de la salinidad podría acentuarse por las altas temperaturas. Por tanto, sería necesario conocer la respuesta de las plantas cuando ambos estreses se aplican simultáneamente. Por todo esto, se plantearon dos objetivos, el primer objetivo fue establecer la respuesta de tomate a la combinación de salinidad y altas temperaturas, para ello se realizaron dos experimentos, el primero en invernadero donde se estudiaron aspectos agronómicos y fisiológicos con relación a la producción y calidad de los frutos de tomate con la combinación de salinidad y altas temperaturas. El segundo se realizó en cámara de cultivo bajo condiciones controladas, y se analizó la respuesta primaria de la planta de tomate a la combinación de salinidad y altas temperaturas durante las primeras 72 horas. El segundo objetivo consistió en establecer los mecanismos responsables de la aparición de BER, para ello se cultivaron plantas de microtomate sometidas a deficiencia de calcio. Como resultados más destacables podríamos decir que la salinidad y altas temperaturas redujeron la producción comercial al reducir el tamaño de los frutos principalmente, también se disminuyó el porcentaje de cuajado y aumentó la incidencia de frutos con BER y rajados. Aunque la salinidad mejoró la calidad de los frutos, y la alta temperatura la empeoró. A las 72h de estrés, cuando salinidad y altas temperaturas se aplicaron conjuntamente, las plantas crecieron más que las del tratamiento salino. Absorbieron menos Na+ y más K+, aumentaron la asimilación de CO2, así como una mayor eficiencia cuántica de los fotosistemas y mayor eficiencia del fotosistema II en relación al tratamiento salino a 25ºC. Además, las plantas con salinidad acumularon prolina, mientras que las plantas con salinidad y alta temperatura acumularon Glicina betaína y trehalosa. Solamente en las plantas cultivadas con 0.1 mM Ca2+ se observaron frutos con BER, y de éstas sólo la mitad de la producción padeció esta fisiopatía. Además, los frutos afectados con BER tuvieron menos concentración de Ca2+ que los frutos aparentemente sanos. Y solamente en los frutos con BER el metabolismo oxidativo y el ciclo del ascorbato-glutatión estaban alterados. SUMMARY: Tomato crop is one of the most important in the Mediterranean area, which is characterized by an arid or semi-arid climate. The use of saline water for irrigation and high temperatures are two of the factors that contributing to the decline yield and affect directly to blossom-end rot (BER) in the fruits . To date, most work has focused on the study of plant response to one of these factors, although the effect of salinity could be accentuated by high temperatures. It would be necessary to know the plant response when these two stresses are applied simultaneously. Thus, two objectives were considered. The first objective was to establish the response of tomato to the combination of high temperatures and salinity. In order to reach this objective, two experiments were performed. In the first one, tomato plants were grown under salinity and high temperature treatments in a greenhouse. Agronomic and physiological aspects were studied in relation to the production and quality of tomato fruits. The second one was conducted in a growth chamber under controlled conditions, and the primary response tomato plant to the combination of salinity and high temperatures was analyzed at the first 72 hours. The second objective was to establish the mechanisms involved in the occurrence of BER. For this reason, microtom plants subjected to calcium deficiency were grown in a growth chamber. The results shown that salinity and high temperatures reduced yield by reducing the size of the fruits and the percentage of fruit set. In addition, the incidence of fruits with BER and cracked were also increased. However, salinity improved fruit quality. After 72h under stress, the plants grown with salinity and high temperature treatment grew faster than plant grown under salinity treatment. Plant under the combination treatment reduced Na+ and increased K+ uptake, increased CO2 assimilation, and they had higher quantum efficiency of photosystem than the plants with saline treatment at 25°C. Furthermore, plants with salinity accumulated proline, while plants treated with salinity and high temperature accumulated glycine betaine and trehalose. Fruits with BER were observed only in the plants grown with 0.1 mM Ca2+, and only half of this suffered this disorder. In addition, the fruits affected with BER had less Ca2+ than the apparently healthy fruits. The oxidative metabolism and ascorbate-glutathione cycle were affected only in fruits with BER.
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Salinity tolerance of Aegiceras corniculatum (L.) Blanco from Gujarat coasts of India.
(Murcia, Universidad de Murcia, Servicio de Publicaciones, 2009) Tusharbhai Patel, Neha; Nath Pandey, Amar
Se realizaron experimentos en invernadero para valorar los efectos de la salinidad del suelo en la emergencia, crecimiento, estado hídrico, contenido de prolina y acumulación mineral en plántulas de Aegiceras corniculatum (L.) Blanco (Myrsinaceae).
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Suelos salinos y procesos de salinización en el Sureste español.
(Murcia : Universidad de Murcia, Sevicio de Publicaciones, 1969) Caro Fernández, Manuel; Departamentos y Servicios::Departamentos de la UMU::Química Agrícola, Geología y Edafología
En el Sureste español, aparte de los suelos salinos naturales que ocupan una superficie próxima a las 10.000 Ha., se está provocando una salinización, que en algunos casos ha alcanzado niveles peligrosos, en grandes extensiones de suelos, con cultivos frutales y hortícolas, por el empleo de aguas de riego de calidad dudosa o mala y por el uso inadecuado que de ellas se ha hecho. El presente trabajo j)retende contiibuir particularmente, al mejor conocimiento de la extensión e intensidad de estos procesos antropogénicos de salinización y alcahnización de suelos, así como estudiar la zona de suelos salinos naturales más importantes de la Región, con vistas a su posible revalorización. Se estudian estos problemas desde tres puntos de vista distintos: suelo, agua y relaciones suelo-agua.

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